|
Наноструктурированные материалы. Простые и сложные
Алфимов Михаил Владимирович
академик РАН, директор центра фотохимии РАН
Наноструктурированные материалы – одна из важнейших целей нанотехнолологии на современном этапе. Некоторые такие материалы уже появились на рынке товаров. Огромное число исследований и разработок обещают создать новые наноматериалы с самыми необычными характеристиками в самое ближайшее время.
Наноструктурированные материалы можно разделить на две группы: простые и сложные. К простым материалам можно отнести (однокомпонентные) наноструктурированные материалы, содержащие в своем составе неупорядоченным (случайным) образом упакованные наноструктуры одинакового химического состава и размера. Как правило, такие материалы формируются на основе использования нанопорошков. Группа простых наноструктурированных материалов велика, технологии их получения просты. К простым материалам можно отнести наномодифицированные косметические материалы (кремы для загара, содержащие в своем составе наночастицы окиси циркония), защитные покрытия на текстильных материалах или других изделиях, смазочные покрытия, краски, лекарственные материалы, продукты питания, упаковочные материалы, бумагу, мембранные материалы, компактироваемые наноструктурированные керамики, разнообразные нанокомпозитные пленки, объемные нанокомпозитные материалы и т.д. Свойства простых материалов определяются в значительной степени свойствами наноструктур, включенных в материал. Сами наноструктуры могут быть как однородными по химическому составу, простыми по форме и простыми по архитектуре, так и многокомпонентными и сложными по архитектуре. Простые наноструктурированные материалы – это материалы первого поколения. По мнению большинства экспертов, именно простые наноструктурированные материалы будут доминировать в сфере производства наноструктурированных материалов в ближайшие годы. Именно на их долю будет приходиться 5 % мирового ВВП к 2015 г.
Простые наноструктурированные материалы имеют улучшенные характеристики по сравнению с ненаноструктурированными материалами того же назначения. В большинстве случаев использование наноструктур вместо микроструктур, применяемых в материалах до последнего времени, приводит к улучшению свойств материала.
Сложные наноструктурированные материалы можно определить как многокомпонентные и иерархически организованные материалы. Иерархически организованные материалы содержат субструктуры разного уровня масштаба, вложенные друг в друга (типа «русской матрешки»). Такие материалы пока практически отсутствуют на рынке товарной продукции, но именно такие материалы в будущем будут основными. Биологические материалы относятся к «сложным» материалам и именно иерархичность их строения определяет их уникальные свойства и, в первую очередь, «разнообразие» их свойств при «однообразии» их химического состава. Примером искусственно созданных материалов, имеющих иерархическое строение, которые находят применение, являются фотонные кристаллы и микроструктурированные волокна.
Слово редактора // Российские нанотехнологии, 2008, Т3, №01-02
11.03.2008
|
